Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий

 

 

Заключение

 

При бетоне нормальной (Н) проницаемости (марка по водонепроницаемости W4 по табл.1 СНиП 2.03.11-85) в конструкциях фундаментов и приямка вода неагрессивна по содержанию бикорбанатной щелочности, водородного показателя, аммонийных и магнезиальных солей, едких щелочей, сульфатовслабоагрессивна по содержанию агрессивной углекислоты и по содержанию хлоридов среднеагрессивна.

Рассмотрим возможность обеспечения стойкости конструкций фундаментов и приямка за счет назначения проектных требований к материалам (первичная защита). Как следует из табл.11 СНиП 2.03.11-85, при среднеагрессивной среде и примененной арматуре классов А-II и А-III (группа 1 по табл.9 СНиП 2.03.11-85) требуется применение бетона пониженной проницаемости (марки W 6) либо оцинкованной арматуры (см. п.2.21 СНиП 2.03.11-85). Однако оцинкованная арматура дорога и дефицитна, а получение бетона пониженной проницаемости в условиях строительной площадки затруднено, поэтому необходимо выполнить специальную защиту фундаментов и приямка.

Для защиты подошвы фундамента и днища приямка при среднеагрессивной среде предусматриваем в соответствии с п.2.33 СНиП 2.03.11-85 устройство битумобетонной подготовки толщиной не менее 100 мм из втрамбованного в грунт щебня с поливкой битумом до полного насыщения.

Для защиты днища (по бетонной подготовке) и боковых поверхностей и гидроизоляции приямка в целом (в соответствии с указаниями п.2.34 и табл.13, а также рекомендациями прил.5 к СНиП 2.03.11-85) необходимо выполнить покрытие III группы - оклеечную гидроизоляцию из 3 слоев гидроизола на горячей битумной мастике с последующим устройством защитной стенки в 1/4 кирпича, пропитанного битумом.

Для защиты боковых поверхностей фундаментов выполнить полимерное покрытие на основе лака ХII-734 (хлорсульфированный полиэтилен).

Фундаменты и приямок выполнить из бетона нормальной (Н) проницаемости (марка по водонепроницаемости W4; водопоглощение не более 5,7% по массе; водоцементное отношение В/Ц не более 0,6).

 

8. Определение технико-экономических показателей. Сравнение и выбор основного варианта системы основание-фундамент

 

8.1Подсчет объемов работ

 

1) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на естественном основании.

Размеры фундамента ФВ15-1: l = 4,8 м; b = 4,2 м

Размеры котлована понизу: l = 4,8 + 0,6 = 5,4 м; b = 4,2 + 0,6 = 4,8 м

Грунт – глина, предельная крутизна откосов котлована 1: 0,25

Размеры котлована поверху: lв = 5,4 + 2×2,05×0,25 = 6,425 м; bв = 4,8 + 2×2,05×0,25 =5,825 м

Размеры котлована по УПВ: lw = 5,4 + 2×(2,05-0,8) ×0,25 = 6,025 м

bw = 4,8 + 2×(2,05-0,8) ×0,25=5,425 м

Глубина котлованас учетом бетонной подготовки: h = 2,05+0,1=2,15 м

Формула для определения объёмов грунта: , где

S = 25,92 м2 – площадь котлована понизу

Sв = 37,43 м2 – площадь котлована поверху

Sw = 32,68 м2 – площадь котлована по УПВ

Объём котлована: = 68 м³

Объем работ по водоотливу: = 29 м³

2) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки. Размеры фундамента ФВ12-1: l = 4,2 м; b = 3 м

Размеры котлована понизу:

l = l + 1,0 = 4,2 + 1,0 = 5,2м; b = b + 1,0 = 3 + 1,0 = 4,0м

a = h *tg α = 0,9*tg 30° = 0,5 м

а =30° – угол рассеивания напряжений в подушке

β = 60° - угол наклона откоса котлована к горизонту

a′ = h *ctg β = 0,9*ctg 60° = 0,5

L = l + 2*a′ = 5,2 + 2*0,5 = 6,2м; B = b + 2*a′ = 4 + 2*0,5 = 5,0м

Размеры котлована поверху: l = 5,2 + 2·2,95·ctg60° = 8,4 м; b = 4 + 2·2,95·ctg 60° = 7,2 м

Размеры котлована по УПВ: l = 5,2 + 2·(2,95 – 0,8) ·ctg 60° = 7,6 м

b = 4 + 2·(2,95 – 0,8) ·ctg 60° = 6,4 м

Глубина котлована h = 2,95 м;

S = 20,8 м2 – площадь котлована понизу

S = 60,48 м2 – площадь котлована поверху;

S = 31,00 м2 – площадь котлована по верху песчаной подушки;

S = 48,64 м2 – площадь котлована по УПВ.

Объём котлована: = 114 м³

Объем песчаной подушки: = 23 м³

Объем работ по водоотливу:

= 46 м³

3) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на сваях:

Размеры фундамента 3 х 1,8 м

Размеры котлована понизу: l = 3 + 0,6 = 3,6 м; b = 1,8 + 0,6 = 2,4 м

Грунт – глина, предельная крутизна откосов котлована 1: 0,25

Размеры котлована поверху: l = 3,6 + 2·2,05·0,5 = 5,65 м; b = 2,4 + 2·2,05·0,5 = 4,45 м;

Размеры котлована по УПВ: l = 3,6 + 2·(2,05 – 0,8) ·0,5 = 4,85 м

b = 2,4 + 2·(2,05 – 0,8) ·0,5 = 3,65 м;

Глубина котлована с учетом бетонной подготовки: h = 2,15 м;

S = 8,64 м2 – площадь котлована понизу;

S = 25,14 м2 – площадь котлована поверху;

S = 17,7 м2 – площадь котлована по УПВ.

Объём котлована: = 35 м³

Объем работ по водоотливу: = 13 м³

Объемы работ

 

Таблица 13

№ п/п	Наименование работ	Единица измерения	Объем работ	Количество
I. Фундамент на естественном основании (грунт I группы)
по расчету принят фундамент ФВ15-1
1	Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	68	0,068
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	29	0,29
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	51,5	0,0515
4	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетонаВ 3,5 под монолитным фундаментом	м3	2,2	2,2
5	Установка фундамента с подколонником	м3	11,7	11,7
II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)
по расчету принят фундамент ФВ12-1
1	Разработка грунта экскаватором – обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	114	0,114
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	46	0,46
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	101	0,101
4	Установка подушки под фундамент	м3	23	23
5	Установка фундамента с подколонником	м3	7,8	7,8
III. Свайный фундамент (грунт I группы)
по расчету принят ростверк 3 x 1,8 м; свая С7-30
1	Разработка грунта экскаватором – обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	35	0,035
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	13	0,13
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	26,6	0,0266
4	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом	м3	0,64	0,64
5	Установка ростверка	м3	6,37	6,37
6	Погружение дизель – молотом на тракторе железобетонных свай длиной 8м в грунт II группы	м3	3,15	3,15

 

8.2Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения

 

I. Фундамент на естественном основании (грунт II группы)

 

Таблица 14

№	№ пункта ЕНиР	Наим. работ	Единицы измер.	Кол-во	Стоимость, руб.		Затраты, чел. – ч.		Кап. вложения, руб.
					Един.	Общая	На един.	Всего	Уд. дин.	Всего
1	1-57	1I	1000м3	0,068	202,686	13,78	126,280	5,58	218,35	14,84
2	синтез	2I	100м3	0,29	84,000	24,36	8,000	2,32	9,00	2,61
3	1-261	3I	1000м3	0,0515	22,350	1,15	10,660	0,55	25,00	1,28
4	6-1	4I	м3	2,2	23,400	51,48	3,310	7,28	14,85	32,67
5	6-10	5I	м3	11,7	42,360	495,61	7,780	91,02	28,81	337,07
Всего:						586,38		106,75		388,47

 

Накладные расходы (15%) равны: 87,95руб. Сметная стоимость Сс = 674,33 руб.

II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)

 

Таблица 15

№	№ пункта ЕНиР	Наим. работ	Единицы измер.	Кол-во	Стоимость, руб.		Затраты, чел. – ч.		Кап. вложения, руб.
					Един.	Общая	На един.	Всего	Уд. дин.	Всего
1	1-57	1II	1000м3	0,114	202,686	23,10	126,280	14,39	218,35	24,89
2	синтез	2 II	100м3	0,46	84,000	38,64	8,000	3,68	9,00	4,14
3	1-261	3 II	1000м3	0,101	22,350	2,25	10,660	1,07	25,00	2,52
4	30-2	4 II	м3	23	10,550	242,65	2,150	49,45	10,46	240,58
5	6-1	5 II	м3	7,8	42,320	330,10	6,070	47,34	33,00	257,4
Всего:						636,74		115,93		529,53

 

Накладные расходы (15%) равны: 95,51. Сметная стоимость Сс = 732,25 руб.

III. Свайный фундамент (грунт II группы)

 

Таблица 16

№	№ пункта ЕНиР	Наим. работ	Единицы измер.	Кол-во	Стоимость, руб.		Затраты, чел. – ч.		Кап. вложения, руб.
					Един.	Общая	На един.	Всего	Уд. дин.	Всего
1	1-57	1III	1000м3	0,035	202,686	7,09	126,280	4,41	218,35	7,64
2	синтез	2 III	100м3	0,13	84,000	10,92	8,000	1,04	9,00	1,17
3	1-261	3 III	1000м3	0,0266	22,350	0,59	10,660	0,28	25,00	0,66
4	6-1	4 III	м3	0,64	23,400	14,97	3,310	2,11	14,85	9,5
5	6-7	5 III	м3	6,37	42,320	269,5	6,070	38,6	33,00	210,2
6	5-3	6III	м3	3,15	101,640	320,1	22,640	71,31	100,120	315,37
Всего:						623,17		117,75		544,54

 

Накладные расходы (15%) равны: 93,47. Сметная стоимость Сс = 716,64 руб.

 

8.3Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов (на один фундамент)

 

Таблица 17

Вариант	Приведенные затраты		Себестоимость		Затраты труда
системы	руб.	%	руб.	%	Чел. – ч.	%
I	720,94	100	674,33	100	106,75	100
II	795,79	109	732,25	108	115,93	108
III	781,98	108	716,64	106	117,75	109

Приведенные затраты определяются по формуле:

З = Сс + Ен К,где

Сс – себестоимость устройства фундаментов.

Ен– нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений = 0,12.

К – капитальные вложения в базу строительства.

ВЫВОД: По технико-экономическим показателям наиболее выгодным является фундамент на естественном основании (Вариант I).

 

9. Учет влияния примыкающих и заглубленных подземных конструкций

 

При наличии вблизи фундамента приямка следует устроить подбетонку с тем, чтобы выполнялось условие: Δh ≤ a×tgψ

tgψ = tgφI + = tg6 + = 0, 208

PI = 1,2 × PIImt = 1,2 × 153 = 183,6кПа; a = 1,45м; a × tgψ = 1,45 × 0, 208 = 0,302м

Принимаем Δh = 0,3 м

 

9.1 Расчет приямка

 

Определение активного бокового давления в пределах глубины Нпр

Hпр = 3 м; ln = 24 м; bn = 4 м

Характеристика грунта нарушенной структуры:

γ`I = 0,95 ×γI = 0,95 × 16,85 = 16кН/м3

φ`I = 0,9 × φI = 0,9 ×6 = 5,4°

γ`sb = γsb = 8,21 кН/м3

Горизонтальные составляющие активного давления

От веса грунта:

Eah = 1×γfa× = = 51,7 кН

= = 10,28

γfa = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для бокового давления грунта

От полезной нагрузки:

Eqh = 1×γtg×qn×Hпр × = = 58,32 кН

γfg = 1,2– коэффициент надежности по нагрузке от qn

qn = 20 кПа – полезная нагрузка

От давления воды:

Ew = 1×γfw× = = 26,62 кН

γfw = 1,1– коэффициент надежности по нагрузке для давления воды

Изгибающий момент и поперечная сила всех горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести сечния 1-1

M1-1 = Eah× + Eqh× + Ew× = = 158,7 кНм

Q1-1 = Eah + Eqh + Ew = 51,7 + 58,32+ 26,62 = 136,64 кН

dn = Hпр + 0,4 + Δh = 3 + 0,4 + 0,3 = 3,7 м

0,4 – толщина днища приямка

E`ah = 1×γfa× = = 62,7 кН

E`qh = 1×γtg×qn×dn× = = 71,92 кН

E`w = 1×γfw× = = 49,5 кН

N1-1 = E`ah + E`qh + E`w = 62,7+71,92+49,5 =18,12 кН

М = =

= 52,25 + 104,28 +28,05 = 184,58кН×м

GI = ((ln + 2×bст) ×(bn + 2×bcт) ×(dn + 0,5) – ln×bn· Hпр)) × 2,5 × 9,81 ×γfb =

= ((24 + 2×0,4) ×(4 + 2×0,4) ×(3,7 + 0,5) – 24 × 4 × 3) × 2,5 × 9,81 × 0,9 = 4678 кН собственный вес приямка

bcт = 0,4 м – толщина стен приямка

ln = 24 м– длинна приямка

γfb = 0,9 – коэффициент надежности по нагрузке

Fw = Aw×γw× (dn – dw) ×γfw = 119,04× 10 × (3,7 – 0,8) × 1,1 = 3808 кН сила всплытия

Aw = (bn + 2 ×bст) (lст + 2 ×bст) = (4 + 2 × 0,4) (24 + 2 × 0,4) = 119,04 м2площадь основания приямка

Так как вес приямка GI больше силы всплытия Fw, то равномерно распределенная нагрузка q считается по формуле:

q = = = 3,7 Н/м2

pw = γw×(dn – dw) = 10 × (3,7 – 0,8) = 29 кН/м2 гидростатическое давление подземных вод

M2-2 = M + = 184,58 + = 189,5 кНм

 

9.2 Расчет приямка на всплытие

 

- условие невсплытия

γem = 1,2 – коэффициент надежности от всплытия

GI = 4678 кН; Fw = 3808 кН

Условие выполняется, приямок не всплывет

 

 

Литература

 

Инструктивно-нормативная и справочная литература.

1. СНиП 2.02.01. -83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. М.: Стройиздат